基于虚拟项目的动力电池技术教学改革的探索
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摘要：从《动力电池技术》课程实际出发，提出了基于虚拟项目与传统教学相结合的教学方法；并根据授课内容提出了前沿阅读报告、闭卷考试与平时课堂表现相结合的考核方式。通过课程教学方法与考核方式的改革，增强学生对动力电池及其管理系统方面的了解，培养学生对新能源电动汽车的科研兴趣。
关键词：动力电池；多学科交叉；虚拟项目；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0122-02
随着环境污染和能源危机的加剧，电动汽车技术被认为是未来汽车领域最具发展前景的技术之一[1]。了解并掌握电动汽车核心技术是汽车产业对车辆工程专业人才提出的新挑战，因此高校车辆工程专业开设“新能源汽车”类课程成为当勿之急。江苏大学车辆工程专业在课程设计和改革别添加了新能源教学模块，《动力电池技术》就是其中一门很重要的专业选修课。动力电池系统主要包括动力电池及电池管理系统，动力电池涉及化学及材料等领域，电池管理系统已延伸到电气和控制科学等相关专业。因此，如何把握多学科交叉课程《动力电池技术》教学主线，高效地介绍基础知识并摒弃冗余部分取得最佳教学效果是一个非常值得探讨的问题。
本文系统地分析了《动力电池技术》课程结构特点，针对性的提出了基于虚拟项目的教学方法与考核方式的改革，增强学生对动力电池系统关键技术的理解和研究兴趣。
一、《动力电池技术》课程结构
《动力电池技术》课程开设在大学四年级上学期，为专业选修课程，共2学分，30学时。根据车辆工程的专业平台课程与专业基础课程的要求，并结合江苏大学车辆工程优势学科的特色和教研方向，《动力电池技术》课程的理论教学结构主要包括两大部分，九个小模块，如图1所示。
第一部分，讲述新能源汽车的发展背景，分析动力电池与新能源汽车间的关系，强调电池管理系统的必要性。
第二部分，介绍化学电池的基本性能，分析电池反应的动力学过程及电池工作原理。
第三部分，介绍铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等结构及工作原理；着重强调锂离子电池电极材料、基本结构、制造工艺、工作原理等。
第四部分，介绍单体电池成组技术，并在此基础上讲述动力电池的性能指标及电化学性能测试方法。
第五部分，着重进行电池管理系统的介绍，分析电池管理系统基本构成及其功能，并讲述当前主流的电压监测方案。
第六部分，对锂电池的外特性进行分析，对常规电池模型进行介绍。
第七部分，介绍电池剩余电量的概念，着重强调几种经典的评估方法，探讨剩余电量估计的难点。
第八部分，强调电池均衡控制管理的意义，并对常规的电池均衡控制管理方案进行对比分析。
第九部分，阐述电池寿命定义及其评价指标，分析电池寿命影响因素，介绍电池寿命估计及电池梯次利用与回收研究现状。
从以上《动力电池技术》理论教学结构可以看出，课程具有“多”、“新”和“实”的特点[2]。“多”是指课程涵盖内容多，涉及化学、材料、电气、控制等多个学科。“新”是指该课程是一门新的综合课程，需要采用新的教学方法来满足教学的需求；同时，《动力电池技术》的教学内容也在不断更新。“实”是指课程与工程实践密切相关，授课时理论和实践必须做到高度统一。鉴于以上特点，如何将大量的知识在有限的时间内传授给车辆专业的学生难度可想而知。为达到课程教学目的和要求，必须对课程教学方法与考核方式进行改革。
二、《动力电池技术》课程教学方法的探索
传统教学一般以教师为中心，在短时间内教师讲授大量知识点，学生被动强制记忆大量生疏的概念和定义[3]。这种教学方式的缺点在于难以最大限度的调动学生的积极性，且课堂的互动性不强。
“虚拟项目”教学是将学生进行分组，形成以项目为导向的学习小组，而教师的角色则转变成项目咨询师及成果验收专家。虚拟项目教学模式在于以项目和工程技术问题引导学生，增加学生的学习兴趣。
《动力电池技术》课程是一门集理论与实践于一体的专业课，因此在教学过程中采用了“虚拟项目”与传统教学相结合的授课方法。第一大部分“动力电池”主要由材料学的老师来授课，利用多媒体教学，形象直观的通过动画及示意图等来展示动力电池内部结构和工作原理。在课堂上综合运用讲解、提问、讨论等多种授课方法。另外利用混合动力车辆技术国家地方联合工程研究中心平台的条件，引入参观实验课程，让学生亲自动手组装电池，直观认识电池元件结构。
第二大部分“电池管理系统”中则采用“虚拟项目”教学模式。将整个部分分成五个案例，具体内容见表1。学生分别完成“电池建模与仿真”、“电池剩余电量评估”、“电池均衡控制”、“电池寿命估计”、“电池梯次回收利用”五个项目，经过小组内部讨论学习后，由学生代表在课堂上进行PPT讲演，再由全部学生提讨论，最后老师对学生的演讲内容进行点评，完成整个教学过程。
三、《动力电池技术》课程考核方式的改革
考核是检查教学效果和实现课程目标的重要手段之一，《动力电池技术》课程具有多学科交叉的特点，传统的“出勤成绩+期末考查”的考核形式已不能胜任，因此课程采用“前沿阅读报告+闭卷考试+平时课堂表现”模式对学生进行考核。
第一大部分“动力电池”中，由于电池正负极材料的快速发展，新材料不断出现，因此考核采用文献查阅并撰写报告的方式，此部分为前沿阅读报告占40%；第二大部分“电池管理系统”在课程讲授时已采用了“虚拟项目”教学模式，另外这部分内容与车辆工程专业结合紧密，因此采用闭卷考试的形式，考察了学生对知识点的记忆及分析的能力，此部分成绩占50%；最后平时成绩包括课堂表现，占10%，按照这样的比例权重进行成绩的最后评定。
四、结论
《恿Φ绯丶际酢肥且幻哦嘌Э平徊娴淖ㄒ悼纬蹋首先根据动力电池的发展方向，遴选授课内容，解决授课内容“多”的问题；其次探究“新”的教学及考核方法适应“新”的课程及内容，提出了基于虚拟项目与传统教学相结合的教学方法满足了课程“实”的需要。在考核方式上提出了“前沿阅读报告+闭卷考试+平时课堂表现”的考核方式，全面考察多学科交叉课程中学生对知识点的掌握程度。这套对教学方法与考核方式的改革的探索，增强学生对新能源汽车的研究兴趣，为将来他们在新能源汽车领域的发展打下良好的基础。
参考文献：
[1]王丽梅.磷酸铁锂电池组安全保护技术研究[D].济南：山东大学，2015.
[2]马海啸.“新能源发电技术”课程教学内容和方式探索[J].中国电力教育，2013，（10）：106-107.
[6]韩杨.复合型创新人才培养模式下“新能源发电技术”教学探索[J].中国电力教育，2013，（5）：46-47.
Exploration on the Teaching Reform of "Power Battery Technology" Course Based on Virtual Project
WANG Li-mei，LIU Liang，LI Guo-chun
（Automotive Engineering Research Institute，Jiangsu University，Zhenjiang，Jiangsu 212013，China）
Abstract：A combination of the virtual project and the traditional teaching mode is proposed based on the curriculum structure of the "Power Battery Technology" course. The appropriate assessment method that combines the frontier reading report，exams and classroom performance are explored. The reform of teaching methods and examine approval is proposed to deepen understanding of power batteries and battery management system，which would promote the students' interest in new energy vehicles.
Key words：power battery；multidiscipline cross；virtual project；teaching reform